高粱耐冷性鉴定方法及指标的研究

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摘 要：利用人工智能培养箱设置低温条件，在高粱种子期、芽期和苗期进行耐冷性鉴定方法及指标的试验研究。根据试验结果，划分出高粱种子期、芽期和苗期的耐冷性级别。

关键词：高粱; 耐冷性; 鉴定方法

中图分类号：S514 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2012.02.038

Study on Identification Methods and Indicators of Cold-resistant Sorghum

ZHANG Gui-xiang, SHI Hong-mei, ZHANG Hai-yan

(Sorghum Institute,Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Jinzhong, Shanxi 030600,China)

Ａｂｓｔｒａｃｔ: By artificial intelligence culture box， in low temperature condition, experimental on identification methods and indexes of sorghum seed stage, stage of germination and seedling of cold tolerance were studied. According to the test results, cold tolerance level of sorghum seed, germination period and seedling was devised.

Key words: sorghum; cold tolerance; identification methods

高粱是喜温作物[1]，大量的资料表明，凡是高温的年份高粱就丰收，低温年就欠收。在我们的栽培环境中，光温条件对喜温的高粱来说，并不是十分宽裕，高粱生产上目前突出的问题是高粱播种后，突遇低温，造成种子不能正常发芽出苗，种子在土壤中“粉种”或霉烂，形成缺苗断垄，不能保全苗，造成产量损失，给高粱生产带来很大影响[2]。

作物耐冷性研究在水稻耐冷资源的挖掘利用、耐冷相关基因的定位以及水稻耐冷育种等几个方面有了较大的研究进展[3]，对玉米耐冷性的研究也很深入[4]，鉴定筛选出的耐冷性种质在生产和育种上发挥了重要作用。高粱耐冷性材料的筛选和鉴定研究,早在20世纪80年代初就有研究报道[5-6]，只是随着我国产业结构的调整和对高粱需求的改变, 对高粱的抗逆性研究也逐渐减少，由于对高粱抗性研究的不连续，鉴定筛选的方法和指标也不完善。为了满足高粱生产和育种的需要，开展了高粱的耐冷性试验研究，总结和完善高粱耐冷性鉴定方法及指标，为高粱耐冷种质的筛选和评价利用奠定基础。

1 材料和方法

利用人工智能培养箱，设置低温条件，在高粱的种子期、芽期和苗期进行耐冷性鉴定方法及指标的试验研究，参试材料505份，来自我国不同地区和美国、印度等国。

2 结果与分析

根据高粱田间受低温胁迫的情况，从高粱种子、芽期和苗期进行室内耐低温试验方法和指标的研究。

2.1 高粱种子的室内耐低温试验

根据高粱种植区域内早春气候特点和高粱播种后经常遇到的实际低温情况，设置胁迫温度1～2 ℃和3～4 ℃两个温度范围，分别处理2～4 d和5～8 d，分5批次对168份材料进行了种子的室内耐低温试验，经过对不同胁迫温度、不同处理时间的试验情况的分析，认为在胁迫温度1～2 ℃的智能培养箱中处理5～8 d，比较符合生产实际，也能更好地反映出不同品种的差异性，达到优胜劣汰的目的。

具体做法是把参试材料籽粒饱满的种子100粒，种于小盆内，置盆于1～2 ℃的智能培养箱中处理5～8 d，然后调试温度到12～15 ℃ ，观察出苗情况，计数出苗率，筛选低温高湿下耐“粉种”、耐霉烂的品种。根据出苗率的高低确定材料的耐冷等级。设对照于12～15 ℃的智能培养箱中，在计算出苗率的过程中去除因种子本身原因产生的计算误差，保证试验的准确和可信。高粱种子耐冷性级别划分为： 1级：出苗率85%以上； 2级：出苗率60%～84%；3级：出苗率40%～59%； 4级：出苗率20%～39%； 5级：出苗率19%以下。

2.2 室内芽期鉴定

高粱播种发芽后突遇低温，造成幼芽受害，形成缺苗断垄或大小苗，是高粱产区遇到的另一种低温冷害，由于幼芽娇嫩，如遇冷害将造成更大的危害。在幼芽芽长0.5～1 cm时，放入培养箱，设置胁迫温度为1～2 ℃和3～4 ℃ 2个温度范围，分别处理1～2 d和3～4 d，分5批次对152份材料进行了种子芽期的室内耐低温试验，经过对不同胁迫温度、不同处理时间的试验情况的分析，认为在胁迫温度3～4 ℃的智能培养箱中处理1～2 d的处理效果比较好，因幼芽耐冷性更差，放弃胁迫温度1～2 ℃而选择3～4 ℃的处理温度，可达到理想的选择效果。

具体做法是把参试材料籽粒饱满的种子100粒，种于小盆内，待种子发芽后芽长达0.5～1 cm时，放入3～4 ℃智能培养箱中处理1～2 d，然后调试温度到12～15 ℃, 观察出苗情况，根据出苗率的高低评定材料的耐冷等级。设对照于12～15 ℃的智能培养箱中。高粱芽期耐冷性级别划分为： 1级：出苗率85%以上； 2级：出苗率60%～84%；3级：出苗率40%～59%； 4级：出苗率20%～39%； 5级：出苗率19%以下。

2.3 室内苗期鉴定

高粱出苗后遭遇冷害是在现今极端天气较频繁的情况下很容易出现的冷害现象，虽然不及前2种冷害严重，但由于受害后部分幼苗死亡或叶片萎蔫造成生长停止或发育滞后，形成缺苗断垄和大小苗，影响产量，值得引起关注。苗期冷害主要指种子破土出苗至展开3片叶时遭遇低温，此时，低温对幼苗形成的伤害最大。试验设置胁迫温度1～2 ℃和3～4 ℃两个温度范围，分别处理1～2 d和3～4 d，分6批次对185份材料进行了苗期的室内耐低温试验，经过对不同胁迫温度、不同处理时间的试验情况的分析，认为在胁迫温度1～2 ℃的智能培养箱中处理3～4 d的效果比较好，可达到理想的选择效果。

具体做法是把参试材料籽粒饱满的种子100粒，种于小盆内，在展开3片叶时，放入1～2 ℃智能培养箱处理3～4 d，然后调试温度到12～15 ℃, 一周后，计数幼苗成活率，根据成活率评定耐冷等级。设对照于12～15 ℃的智能培养箱中。高粱苗期耐冷性级别划分为： 1级：成活率85%以上； 2级：成活率60%～84%；3级：成活率40%～59%； 4级：成活率20%～39%； 5级：成活率19%以下。

3 讨 论

高粱不同时期耐冷性鉴定方法和评价指标的分析研究，每一种方法都经过了5～6次的反复试验，鉴定所用材料505份，参试材料来自不同的生态区域，具有类型丰富、特性明显等特点，便于耐冷级别的制定和对材料的评价利用。

作物品种的抗逆性虽然在生态条件变化的影响下有所改变，但主要是受遗传基因所控制[7]，生态条件的变化对作物形成了环境胁迫，不同品种表现出了不同的耐受程度和抵抗能力。高粱品种耐冷性鉴定的理论是以耐冷性生理为基础的，高粱低温冷害的生理机制之一就是高粱种子干胚膜脂肪酸不饱和度的含量，研究发现，高粱种子干胚膜脂肪酸不饱和度的高低基本与品种的耐冷级别一致[8]。根据苏联植物生理学家马克西莫夫和图曼诺夫关于抗冻生理的理论，植物的抗寒性鉴定分为冻害（零下低温）和冷害（零上低温）， 相对于冻害来说，冷害更容易被人们忽视。总的来说，在高粱播种后出现零下低温的极端天气很少见到，冷害现象却是比较常见的，重视和研究高粱冷害就显得十分必要。

高粱种子发芽的最低温度为6～7 ℃，适宜发芽的温度为20～30 ℃，最高温度为44～50 ℃[9-10]，在5 cm土层处平均地温在9.3～24 ℃范围内，温度每降低1 ℃，出苗天数平均延长2.2 d[11]。温度愈高,发芽愈快,品种间差异不明显;温度愈低,发芽时间愈长,有的品种甚至不能发芽,品种间差异显著 。由此可见，高粱在播种后出苗前的一段时期要求有较高的地温，根据高粱种子发芽、出苗对温度的这些要求，胁迫温度的设置不能过于苛刻，低温胁迫的时间也不能太长，否则会选不出所需材料，也不符合生产实际。

植物耐冷性是在长期的进化过程中形成的一种适应机制, 以利于将逆境破坏减少到最低限度[12]。高粱种质中就蕴藏着许多可供利用的耐冷基因，不同种质具有不同的耐冷表现，通过对高粱种质进行的耐冷性方法及指标的研究，提出在高粱种子期、芽期和苗期进行耐冷性鉴定筛选的方法和指标，对高粱的抗性育种具有指导意义，为高粱逆境生理的研究奠定基础。

参考文献：

[1] 侯荷亭.高粱对环境条件的要求[J].山西农业科学，1985（4）：38-40.

[2] 成慧娟，严福忠，马尚耀，等.影响高粱种子出苗率下降的原因及预防措施[J].内蒙古农业科技，2011（4）：112.

[3] 韩龙植，曹桂兰，安永平，等.水稻种质资源芽期耐冷性的鉴定与评价[J].植物遗传资源学报，2004,5(4):346-350.

[4] 扈光辉.玉米抗冷性研究进展[J].黑龙江农业科学，2009(2):150-152.

[5] 陈香兰，孙振东. 高粱耐冷性材料筛选鉴定研究[J].作物品种资源，1986（2）：29-31.

[6] 陈香兰，孙振东,杨树存,等. 高粱耐冷性材料筛选鉴定研究总结[J].黑龙江农业科学，1985（5）：24-26.

[7] 中国农学会遗传资源学会，中国农业科学院品种资源研究所. 作物抗逆性鉴定的原理与技术[M].北京：北京农业大学出版社，1989：21-34.

[8] 马世均，石玉学，隋丽君.高粱种子萌发阶段耐寒研究简报[J].辽宁农业科学，1981（6）:32-35.

[9] 余松烈.作物栽培学[M].北京：农业出版社，1980:419-421.

[10] 龚文娟.高粱、玉米等几种作物种子萌发阶段的抗寒性鉴定[J].黑龙江农业科学，1980（4）:14-18.

[11] 马世均，卢庆善，曲力长.温度与磷肥对杂交高粱生育和产量影响的研究[J].辽宁农业科学，1980（3）:5-12.

[12] 刘 鹏, 刘庆忠, 王 勇，等. 喜温作物的低温损伤及其抗冷性的研究进展[J].山东农业科学， 2004，（1）：74-79.